The Frame-Dragging effect on the excitation rate of atoms

ब्रह्मांड की कल्पना एक स्थिर मंच के रूप में नहीं, बल्कि एक विशाल, लचीले ट्रैम्पोलिन के रूप में करें। यदि आप केंद्र में एक भारी बॉलिंग बॉल रखते हैं, तो कपड़ा नीचे की ओर झुक जाता है, और छोटी मार्बल्स उसकी ओर लुढ़कने लगती हैं। गुरुत्वाकर्षण को हम आमतौर पर इसी तरह समझते हैं: द्रव्यमान द्वारा स्थान (स्पेस) को मोड़ना। लेकिन क्या होगा यदि आप उस बॉलिंग बॉल को बहुत तेज़ी से घुमाते हैं? वह केवल वहीं नहीं रहती; वह ट्रैम्पोलिन के कपड़े को अपने साथ खींचती है, जिससे एक घूमता हुआ प्रवाह पैदा होता है। यह भौतिकी में एक वास्तविक घटना है जिसे "फ्रेम-ड्रैगिंग" कहा जाता है। यह शहद के एक गाढ़े बर्तन को चलाने जैसा है; चम्मच (घूमती हुई वस्तु) शहद (स्थान) को अपने साथ घुमाती है, जिससे एक भंवर बन जाता है। वैज्ञानिक लंबे समय से संदेह करते रहे हैं कि यह पृथ्वी या ब्लैक होल जैसी विशाल, घूमती हुई वस्तुओं के आसपास होता है, लेकिन इसे मापना अविश्वसनीय रूप से कठिन है। आमतौर पर, हम इसे यह देखकर पता लगाने की कोशिश करते हैं कि इन घूमते हुए दिग्गजों के पास से गुजरते समय दूर के सितारों से आने वाला प्रकाश कैसे मुड़ता है। लेकिन क्या कोई ऐसा तरीका हो सकता है जिससे सितारों को देखे बिना ही इस ब्रह्मांडीय घूर्णन को महसूस किया जा सके?

यह शोध पत्र उसी प्रश्न की गहराई में जाता है, और यह पता लगाता है कि एक घूमती हुई वस्तु का "खिंचाव" पदार्थ के सबसे सूक्ष्म निर्माण खंडों: परमाणुओं को कैसे प्रभावित करता है। शोधकर्ताओं ने एक ऐसी स्थिति की कल्पना की जहाँ एक विशाल गोला घूम रहा है, जो उस घूमते हुए स्पेसटाइम प्रवाह को बना रहा है। फिर उन्होंने पूछा: यदि एक परमाणु इस घूमते हुए गोले के पास एक घेरे में चक्कर काट रहा है, और एक सरल, अदृश्य ऊर्जा क्षेत्र (जैसे कि गुजरती हुई एक भूतिया लहर) के साथ परस्पर क्रिया कर रहा है, तो यह घूमने वाली गति परमाणु के व्यवहार को कैसे बदल देती है?

इसका पता लगाने के लिए, टीम ने परमाणु की यात्रा का अनुकरण करने हेतु गणित का उपयोग किया। उन्होंने कुछ बहुत ही दिलचस्प पाया: जैसे-जैसे परमाणु गति करता है, उसके "उत्तेजित" होने (उच्च ऊर्जा अवस्था में जाने) की संभावना समय के साथ एक लहरदार, लयबद्ध पैटर्न में बदलती है। लेकिन सबसे रोमांचक बात यह है: भले ही परमाणु का पथ थोड़ा भिन्न हो सकता है, लेकिन ये सभी अलग-अलग लहरें एक एकल, सुचारू "लिफाफे" (एन्वलप) या रूपरेखा के भीतर फिट होती प्रतीत होती हैं। यह नर्तकों के एक समूह को देखने जैसा है जो अलग-अलग ताल पर नाच रहे हैं, लेकिन यदि आप उनकी गति के समग्र आकार को देखें, तो वे सभी एक ही बड़े घेरे का अनुसरण कर रहे हैं। शोध पत्र बताता है कि इस बड़े घेरे की गति सीधे फ्रेम-ड्रैगिंग आवृत्ति (फ्रीक्वेंसी) से जुड़ी हुई है—यानी उस गति से जिस गति से स्थान (स्पेस) को खींचा जा रहा है।

लेखक प्रस्ताव देते हैं कि इन उत्तेजना दरों (एक्सिटेशन रेट्स) को मापकर, हम संभावित रूप से परमाणु के व्यवहार से सीधे फ्रेम-ड्रैगिंग आवृत्ति प्राप्त कर सकते हैं। यह किसी खगोलीय पिंड द्वारा स्थान को घुमाने की गति को मापने का एक नया तरीका होगा, जो प्रकाश के साथ अंशांकन (कैलिब्रेशन) करने की पारंपरिक विधि पर निर्भर नहीं है। हालांकि यह शोध पत्र अभी तक इसे करने के लिए किसी भौतिक मशीन के निर्माण का दावा नहीं करता है, लेकिन गणनाएँ बताती हैं कि यह "लिफाफा" (एन्वलप) विधि भविष्य के प्रयोगों के लिए एक व्यवहार्य, नवीन पहचान योजना हो सकती है, जो ब्रह्मांड के घूर्णन को सुनने का एक नया दृष्टिकोण प्रदान करती है।